4.1.1. Общая характеристика | Электротехника
Импульсные устройства7 лет назад
admin
Биполярный транзистор (в дальнейшем просто транзистор) – это трехэлектродный полупроводниковый прибор, имеющий два взаимодействующих р-n-перехода. Транзистор (рис. 4.1) состоит из трех основных областей: эмиттерной, базовой и коллекторной. К каждой из областей имеется омический контакт.
Переход, который образуется на границе областей «эмиттер – база», называется эмиттерным, а на границе «база – коллектор» – коллекторным. Проводимость базы может быть как дырочной, так и электронной; соответственно различают транзисторы со структурами n-p-n и p-n-p. Принцип работы транзисторов обоих типов одинаков, за исключением того, что в транзисторе типа n-p-n ток, текущий через базу от эмиттера к коллектору, создают электроны, а в транзисторе типа p-n-p этот ток создают дырки. Полярность рабочих напряжений и направления токов в транзисторах n-p-n-типа и p-n-p-типа противоположны.
Рассматривая трехслойную полупроводниковую структуру, можно убедиться, что у транзистора нет принципиальных различий между эмиттерным и коллекторным переходами и (при включении транзистора в схему) их можно поменять местами, т.е. коллекторный переход использовать в качестве эмиттерного, а эмиттерный – в качестве коллекторного. Но при конструировании кристалла всегда добиваются того, чтобы прямой ток эмиттерного перехода практически целиком замыкался через коллекторную цепь, т.е. Iк ≈ Iз.
Для этого необходимо выполнение следующих основных условий:
1) база транзистора должна быть настолько тонкой, чтобы инжектированные в нее носители могли относительно свободно (не рекомбинируя) достигать коллекторного перехода. У современных приборов толщина базы имеет порядок единиц микрометров;
2) эмиттерная область в сравнении с областью базы должна иметь большую концентрацию примеси (концентрацию примесей в базе делают на два-три порядка меньше концентрации примесей в эмиттере), чтобы прямой ток эмиттера в основном определялся носителями, инжектируемыми эмиттером в базу;
3) площадь коллекторного перехода должна быть в несколько раз больше площади эмиттерного перехода (sк > sэ), чтобы инжектированные в базу носители при перемещении в направлении уменьшения своей концентрации попадали преимущественно в область коллекторного перехода.
1) чтобы увеличить максимально допустимое напряжение коллектора, которое ограничивается напряжением пробоя коллекторного перехода (Uк.б.max ≈ 0,8 Uк.б.проб) в область коллектора обычно вносят несколько меньшую дозу примеси, чем в область эмиттера. Следовательно, для транзистора p-n-p-типа:
nб << pк << pз.
В зависимости от технологии изготовления транзистора концентрация примесей в базе может быть распределена равномерно или неравномерно. При равномерном распределении внутреннее электрическое поле отсутствует, и неосновные носители заряда, попавшие в базу, движутся в ней вследствие процесса диффузии. Такие транзисторы называют
При неравномерном распределении концентрации примесей в базе имеется внутреннее электрическое поле (при сохранении в целом электронейтральности базы) и неосновные носители заряда движутся в ней в результате дрейфа и диффузии, причем дрейф играет доминирующую роль.
На каждый p-n-переход транзистора может быть подано как прямое, так и обратное напряжение. Соответственно различают четыре режима работы транзистора:
1) отсечки – на оба перехода подано обратное напряжение;
2) насыщения – на оба перехода подано прямое напряжение;
3) активный – на эмиттерный переход подано прямое напряжение, а на коллекторный переход – обратное;
4) инверсный – на эмиттерный переход подано обратное напряжение, а на коллекторный переход – прямое.
Активный режим работы используют для усиления и генерирования сигналов. Режим работы насыщения и режим отсечки используются в ключ
Вам также может понравиться
ГОСТ 18604.27-86 — Транзисторы биполярные мощные высоковольтные. Метод измерения пробивного напряжения коллектор-база (эмиттер-база) при нулевом токе эмиттера (коллектора)
ГОСТ 18604.
27-86
Группа Э29
ОКП 62 2300
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 25 апреля 1986 г. N 1124 срок действия установлен с 01.07.87 до 01.07.92*
________________
* Ограничение срока действия снято постановлением Госстандарта СССР от 29.05.91 N 760 (ИУС N 8, 1991 год). — Примечание изготовителя базы данных.
Настоящий стандарт распространяется на мощные высоковольтные биполярные транзисторы и устанавливает метод измерения пробивного напряжения коллектор-база и эмиттер-база с использованием источника напряжения.
Допускается измерение пробивного напряжения с использованием генератора тока. Данный метод приведен в рекомендуемом приложении.
Общие требования при измерении и требования безопасности — по ГОСТ 18604.0-83.
Стандарт полностью соответствует Публикации МЭК 147-2C и СТ СЭВ 3994-83.
1. УСЛОВИЯ И РЕЖИМ ИЗМЕРЕНИЯ
1.1. Параметр определяют измерением падения напряжения на переходе коллектор-база проверяемого транзистора при заданном обратном токе коллектора и токе эмиттера, равном нулю.
Параметр определяют измерением падения напряжения на переходе эмиттер-база проверяемого транзистора при заданном обратном токе эмиттера и токе коллектора, равном нулю.
1.2. Значение обратного тока коллектора или эмиттера , при котором проводят измерение пробивного напряжения, должно соответствовать установленному в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов.
2. АППАРАТУРА
2.1. Параметр следует измерять на установке, электрическая структурная схема которой приведена на чертеже. Параметр следует измерять на той же установке, подключаемой к выводам эмиттер-база, при отключенном коллекторе.
— проверяемый транзистор; — эмиттер; — коллектор; — база; — измеритель постоянного тока; — ограничительный резистор; — измеритель постоянного напряжения; — источник постоянного напряжения
2.2. Внутреннее сопротивление измерителя постоянного тока должно удовлетворять соотношению:
(1)
или .
(2)
Если это условие не может быть выполнено, то следует учитывать падение напряжения на измерителе постоянного тока, как указано в формуле
, (3)
где — напряжение на измерителе постоянного напряжения ,
— падение напряжения на измерителе постоянного тока .
2.3. Внутреннее сопротивление измерителя постоянного напряжения должно удовлетворять соотношению:
. (4)
2.4. Сопротивление ограничительного резистора может быть постоянным или переменным, и его выбирают из условия защиты проверяемого транзистора и измерителя постоянного тока от перегрузки по току.
2.5. Погрешность измерителя постоянного тока не должна выходить за пределы ±2%.
2.6. Основная погрешность измерительной установки не должна выходить за пределы ±5% конечного значения предела измерения измерителей со стрелочным отсчетом.
Основная погрешность измерительной установки с цифровым отсчетом не должна выходить за пределы ±5% измеряемого значения ±2 знака младшего разряда дискретного отсчета.
2.7. Погрешность измерителя постоянного напряжения не должна выходить за пределы ±2%.
3. ПОДГОТОВКА И ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
3.1. Проверяемый транзистор устанавливают в контактодержатель установки.
3.2. Напряжение на источнике постоянного напряжения увеличивают постепенно со скоростью не более 50 В/с до тех пор, пока обратный ток коллектора (эмиттера) не достигнет значения, указанного в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов.
3.3. Значение пробивного напряжения коллектор-база (эмиттер-база) считывают на измерителе постоянного напряжения.
4. ПОКАЗАТЕЛИ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ
4.1. Показатели точности измерения пробивного напряжения должны соответствовать установленным в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов.
Граница интервала , в котором с установленной вероятностью 0,95 находится погрешность измерения, определяют по формуле
, (5)
где — погрешность измерителя напряжения;
— погрешность измерителя тока;
— коэффициент влияния тока на напряжение.
ПРИЛОЖЕНИЕ (рекомендуемое). МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ПРОБИВНОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЕНЕРАТОРА ТОКА
ПРИЛОЖЕНИЕ
Рекомендуемое
Данный метод рекомендуется применять для измерения пробивного напряжения с непосредственным отсчетом результатов измерений и по принципу «годен-брак».
1. Условия и режим измерения
1.1. Условия и режим измерения — в соответствии с п.1.1 настоящего стандарта.
2. Аппаратура
2.1. Параметр следует измерять на установке, электрическая структурная схема которой приведена на чертеже.
— проверяемый транзистор; — эмиттер; — коллектор; — база; — измеритель постоянного или импульсного напряжения; — генератор постоянного или импульсного тока; — ограничитель напряжения
Параметр следует измерять на той же установке, подключаемой к выводам эмиттер-база, при отключенном коллекторе.
2.2. Внутреннее сопротивление измерителя постоянного напряжения должно удовлетворять соотношению
(1)
или .
(2)
2.3. Напряжение холостого хода генератора тока должно быть больше пробивного напряжения, заданного в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов. Генератор тока должен обеспечивать установление и поддержание обратного тока коллектора (эмиттера) с погрешностью в пределах ±10%.
2.4. При классификации транзисторов для ограничения напряжения генератора тока допускается включать ограничитель напряжения , который может влиять на результат измерения в пределах ±2%.
2.5. Длительность фронта импульсного напряжения генератора тока должна в два раза превышать длительность переходного процесса в проверяемом транзисторе. Если длительность фронта меньше, следует использовать схемы стробирования, обеспечивающие измерение пробивного напряжения после окончания переходного процесса.
2.6. В качестве импульсного генератора тока допускается использовать индуктивность, заряженную от источника постоянного напряжения до заданного значения обратного тока.
При переключении заряженной индуктивности от источника постоянного напряжения к переходу транзистора напряжение на индуктивности за счет самоиндукции возрастает до момента пробоя перехода транзистора.
Для регистрации значения тока в момент пробоя допускается последовательно включать импульсный измеритель тока.
Длительность измерительного импульса определяют значением индуктивности.
2.7. Погрешность измерителя постоянного напряжения не должна выходить за пределы ±2%. Погрешность измерителя импульсного напряжения не должна выходить за пределы ±5%.
2.8. Основная погрешность измерительной установки не должна выходить за пределы ±5% на постоянном токе и ±10% на импульсном токе конечного значения предела измерения измерителей со стрелочным отсчетом.
Для измерительной установки с цифровым отсчетом основная погрешность не должна выходить за пределы ±10% измеряемого значения ±2 знака младшего разряда дискретного отсчета.
3. Подготовка и проведение измерения
3.
1. Устанавливают на генераторе тока при нагрузке, эквивалентной проверяемому транзистору, заданный обратный ток коллектора (эмиттера).
3.2. Проверяемый транзистор устанавливают в контактодержатель установки при отключенном генераторе тока.
3.3. Включают генератор тока и считывают значение пробивного напряжения коллектор-база (эмиттер-база) на измерителе напряжения.
4. Показатели точности измерения
4.1. Показатели точности измерения пробивного напряжения должны соответствовать установленным в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов.
Границы интервала , в котором с установленной вероятностью 0,95 находится погрешность измерения, определяют по формуле
, (3)
где — погрешность измерителя напряжения;
— погрешность ограничителя напряжения.
Транзистор BJT, переход коллектор-база
однако нет напряжения базы коллектора, которое мы должны преодолеть, поскольку, как только мы подаем 0,7 вольта на базу, транзистор уже проводит между эмиттером и коллектором, не создавая сопротивления
Верно.
Полное объяснение см. в учебнике по теории полупроводников. То, что я представляю здесь, является упрощением, которое, я надеюсь, достаточно точно.
Внутри диода есть три области, N-область, P-область и на стыке между ними обедненный слой. Если напряжение между N-областью и P-областью недостаточно, очень мало электронов в N-области пересекают обедненный слой, и очень мало дырок в P-области пересекают обедненный слой. Когда между N-областью и P-областью имеется достаточное напряжение, электроны будут переходить из N-области в P-область, а дырки будут переходить из P-области в N-область.
Когда электроны переходят из N-области в P-область, они не сразу объединяются с дырками, а продолжают путешествовать на некоторое расстояние как «неосновные носители». Они являются неосновными носителями, поскольку являются электронами в P-областях. Точно так же, когда дырки переходят из P-области в N-область, они не сразу объединяются с электронами, а продолжают путешествовать на некоторое расстояние как неосновные носители.
Если N-область более легирована, чем P-область, то больше электронов перейдет из N-области в P-область, чем дырок перейдет из P-области в N-область. В диоде это в основном электроны, пересекающие обедненную область, или в основном дырки, пересекающие обедненную область. Диод проводит ток в любом случае.
Для простоты в дальнейшем, когда я буду говорить о «транзисторе», я буду иметь в виду NPN-транзистор. То, что происходит в транзисторе PNP, похоже, за исключением того, что роли электронов и дырок меняются местами.
Когда переход база-эмиттер (NPN) транзистора смещен в прямом направлении, электроны переходят из эмиттера N-области в базу P-области. Там они являются меньшинством носителей. Они не сразу рекомбинируют с дырками в основании. Если база тонкая, а средний путь электрона до рекомбинации достаточно велик, электроны достигнут перехода база-коллектор. Поскольку они являются неосновными носителями, они легко проходят переход база-коллектор и входят в коллектор.
Оказавшись в коллекторе, они снова становятся мажоритарными носителями и свободно перемещаются к терминалу металлического коллектора. Вот почему, когда переход эмиттер-база смещен в прямом направлении, ток будет течь от эмиттера через базу к коллектору, даже если перепад напряжения база-коллектор меньше, чем у типичного диодного перехода или с обратным смещением.
Концентрация легирования коллектора значительно ниже, чем у базы или эмиттера. Итак, для NPN-транзистора электроны легко текут в только что описанном направлении. Также возможно поменять местами роли эмиттера и коллектора, но поскольку концентрации легирующих примесей в эмиттере и коллекторе значительно различаются, транзистор, смещенный в «обратном активном режиме», не имеет таких же электрических характеристик, как транзистор в «прямой активный режим». Поскольку база более легирована, чем коллектор, дыркам намного легче перейти из базы в коллектор (когда переход базы-коллектор смещен в прямом направлении), чем электронам перейти из коллектора в базу.
Вывод: когда электроны переходят из эмиттера N-области эмиттера в P-область-базу, они не сразу рекомбинируют с дырками. Они становятся носителями меньшинств. Как неосновные носители, они могут пересекать переход база-коллектор, даже если коллектор может находиться под более низким напряжением, чем база.
Переход эмиттер-база транзистора __________ смещен, а переход коллектор-база __________ смещен.A. Назад, вперед Б. Обратный, обратный C. Вперед, впередД. Вперед, назад
Ответить
Проверено
165 тыс.+ просмотров
Подсказка: Транзистор — это полупроводниковый прибор, используемый для усиления или переключения электронных сигналов и энергии электронов. В транзисторе n-p-n база эмиттера направлена вперед, а база коллектора обращена в диоде с переходом n-p-n.
Полный ответ:
Рассмотрите транзистор n-p-n,
На приведенном выше рисунке база подключена к p-транзистору, а коллектор и эмиттер подключены к n-транзистору. В транзисторах с базой-эмиттером ток протекает с прямым смещением, тогда как в транзисторах с коллектором и эмиттером ток проходит с обратным смещением. Таким образом, переход эмиттер-база смещен в прямом направлении, а переход коллектор-база смещен в обратном направлении.
Правильный ответ — вариант D.
Дополнительная информация: В транзисторе n-p-n есть три вывода: база, эмиттер и коллектор. В этом транзисторе поток электронов идет от эмиттера к коллектору, базовый диод слегка легирован, эмиттерный диод легирован умеренно, а коллекторный диод сильно легирован. База является наиболее важным фактором в транзисторах n-p-n.
В транзисторе n-p-n движение отрицательных электронов через базовую область создает действие транзистора.
